單細胞轉(zhuǎn)錄組測序應(yīng)用：孕產(chǎn)婦肥胖對后代的影響研究文章盤點

01

單細胞轉(zhuǎn)錄組發(fā)現(xiàn)非小細胞肺癌廣泛存在的混合譜系腫瘤細胞，可對非小細胞肺癌進行精準分型

非小細胞肺癌可以分為三個亞型：腺癌（ADC）、鱗癌（SCC）和大細胞癌（LCC），本文利用單細胞轉(zhuǎn)錄組技術(shù)對19例原發(fā)性非小細胞肺癌患者（14例ADC、3例SCC、1例復(fù)合型小細胞肺癌、1例混合型腺癌和神經(jīng)內(nèi)分泌癌）和1例軟骨瘤型錯構(gòu)瘤患者的癌旁組織和腫瘤組織進行研究，鑒定了6類普遍存在的主要細胞類型，對上皮細胞進行深入研究發(fā)現(xiàn)77.5%的腫瘤細胞會同時表達兩種甚至三種不同腫瘤亞型特異性的標志基因，這群細胞被命名為混合譜系腫瘤細胞，在非小細胞肺癌患者中是普遍存在的；混合譜系腫瘤細胞和單譜系腫瘤細胞之間是怎樣的起源關(guān)系呢？利用譜系示蹤手段和單細胞線粒體突變及CNV技術(shù)手段，發(fā)現(xiàn)混合譜系腫瘤細胞和單譜系腫瘤細胞來自共同的腫瘤前體細胞，表明混合譜系腫瘤細胞的可塑性非常強，可能很容易在單譜系狀態(tài)和混合譜系狀態(tài)之間切換表型；然后利用TCGA數(shù)據(jù)進行生存分析，發(fā)現(xiàn)混合譜系腫瘤細胞的比例和特征與患者的不良預(yù)后密切相關(guān)，高混合譜系特征的患者其總生存期和無進展生存期都明顯縮短；對混合譜系腫瘤細胞的特異性高表達基因進行分析，篩選并經(jīng)過動物實驗驗證確定了AKR1B1基因促進腫瘤細胞的增殖，抑制腫瘤細胞的凋亡，可能參與調(diào)控了混合譜系腫瘤細胞的可塑性。

該研究為非小細胞肺癌腫瘤亞型更為精準的分型提供了新的線索，未來對于具有高混合譜系特征的非小細胞肺癌患者的診斷和治療具有重要的指導(dǎo)意義。

02

樊榮團隊發(fā)布空間分辨率的ATAC-seq

空間測序技術(shù)目前已經(jīng)成為在組織樣本中進行組學(xué)分析的最前沿的技術(shù)，但是目前主要集中在轉(zhuǎn)錄組，靶向蛋白組和代謝組，這些分子的表觀調(diào)控層面研究依然是重大挑戰(zhàn)。

2022年初，樊榮教授團隊充分利用CUT&TAG技術(shù)結(jié)合原位編碼首次實現(xiàn)了組蛋白修飾的高空間分辨率，近期該團隊和瑞典卡羅林斯卡學(xué)院合作進一步開發(fā)了空間組織原位的染色質(zhì)可及性研究Spatial-ATAC-seq，研究人員在小鼠胚胎中進行空間染色質(zhì)可及性檢測，成功分辨出小鼠胚胎的主要器官，并能夠和單細胞ATAC數(shù)據(jù)進行很好的匹配，在扁桃體中也進行了檢測，并能夠通過擬時序分析，重構(gòu)了B細胞激活過程中重要基因附近染色質(zhì)可及性的時空變化。

該技術(shù)的出現(xiàn)可以用于探索不同疾病狀態(tài)的表觀遺傳起源，開發(fā)針對表觀遺傳的藥物，開辟一條全新的疾病治療途徑。

03

人類結(jié)腸中靜止的LGR5+干細胞的鑒定

在小鼠腸道上皮中，Lgr5+干細胞由于其循環(huán)性質(zhì)而容易受到損傷，其后代需要通過去分化來補充干細胞池。研究者想要探究人類結(jié)腸干細胞在內(nèi)穩(wěn)態(tài)和再生過程中的行為。他們首先對人類和小鼠結(jié)腸上皮細胞做了scRNA-seq來分析結(jié)腸上皮細胞之間的轉(zhuǎn)錄異質(zhì)性，并發(fā)現(xiàn)：在人類結(jié)腸中存在不分裂的LGR5+干細胞。隨后為了追蹤人類結(jié)腸干細胞或分化細胞的命運，研究者通過基因組工程生成了LGR5-tdTomato、LGR5-iCT、LGR5-splitCre和KRT20-ERCreER基因敲入的人類結(jié)腸類器官，并利用p27-mvenus報告基因進一步觀察p27+休眠細胞。然后研究者將熒光標記的人結(jié)腸類器官原位異種移植到免疫缺陷小鼠來分析人結(jié)腸干細胞在體內(nèi)的動態(tài)。最后研究者利用EdU脈沖追逐分析評價移植瘤細胞的細胞周期動態(tài)。在穩(wěn)態(tài)、LGR5消融和5-FU誘導(dǎo)的黏膜損傷的背景下，分析慢循環(huán)人類干細胞或分化細胞的克隆能力。結(jié)果顯示：慢循環(huán)LGR5+p27+細胞的可視化和譜系追蹤以及原位異種移植驗證了它們在體內(nèi)的穩(wěn)態(tài)譜系形成能力，而5-FU誘導(dǎo)的黏膜損傷增強了這種能力。TGF-β信號通路調(diào)節(jié)LGR5+細胞的靜止狀態(tài)。盡管KRT20+分化細胞具有可塑性，但在5-FU誘導(dǎo)的損傷后，它們沒有表現(xiàn)出克隆生長，這表明LGR5+p27+細胞對生態(tài)位環(huán)境的占領(lǐng)阻止了鄰近分化細胞的去分化。

這項研究強調(diào)了人類LGR5+結(jié)腸干細胞的靜止性質(zhì)及其對損傷后再生的貢獻。

04

孕產(chǎn)婦肥胖時會對后代產(chǎn)生影響么？這篇文章給出了答案！

超重和肥胖不僅影響一個人的體態(tài)，更是不健康的表現(xiàn)，已經(jīng)有大量研究表明二型糖尿病、心血管疾病多種癌癥都與肥胖相關(guān)。那么所謂的天生肥胖體質(zhì)是否在幼時就已經(jīng)決定了呢？

本研究Rana Gupta課題組早期單細胞研究結(jié)果就揭示了小鼠腹腔脂肪中PDGFRβ+細胞的兩種亞群，APCs具有高度脂肪細胞分化能力，而FIPs不具有分化成脂肪細胞的能力，且表達較高水平的炎癥、纖維化、抑制脂肪細胞分化的基因，APCs和FIPs的比例隨著衰老進程逐漸降低，逆轉(zhuǎn)兩種細胞的數(shù)量變化則可以維持脂肪組織健康，從而維持機體的代謝正常。

為了解這個過程需要深入了解這兩類同源細胞的分化關(guān)系，包括分化路徑和相互轉(zhuǎn)化，該課題組首先通過解剖學(xué)發(fā)現(xiàn)性腺腹脂在公鼠出生3天后出現(xiàn)，7天后成型，因此分離兩個時間點公鼠的WAT進行單細胞測序，發(fā)現(xiàn)在P3時期脂肪組織未成形時PDGFRβ+的APCs和FIPs就已經(jīng)存在，此時APCs中占比隨著脂肪組織的發(fā)育占比逐漸從55%下降，而FIPs則從小于20%逐漸升高，并且P7的FIPs具備一定的脂肪細胞分化潛能，炎癥反應(yīng)比成年FIPs減弱許多，此時的FIPs還沒有“黑化”，那么早期干預(yù)PDGFRβ+細胞是否可以對成年發(fā)生的肥胖起到保護作用呢？研究者構(gòu)建了轉(zhuǎn)基因小鼠證實了這一猜想，短期誘導(dǎo)PDGFRβ+中Pparg基因的表達能夠誘導(dǎo)FIPs的脂肪分化能力，并在成年小鼠肥胖后依然能夠保留，進而緩解脂肪組織炎癥水平、纖維化程度，改善功能紊亂和肥胖引起的胰島素抵抗等代謝綜合征。

這一研究為孕產(chǎn)婦肥胖對后代的影響以及青少年肥胖對成年的影響提供了理論模型，為肥胖和相關(guān)代謝性疾病的預(yù)防和改善提供了新的理論基礎(chǔ)。

05

人類免疫系統(tǒng)細胞表面蛋白“連線圖”

免疫系統(tǒng)是由遍布全身的、高度遷移的不同細胞組成，他們必須與身體的其他穩(wěn)態(tài)器官保持協(xié)調(diào)。免疫細胞的功能主要依賴于其分泌蛋白或表面蛋白的交互作用，并且由于其幾乎調(diào)節(jié)細胞活化的所有階段，被視為各種穩(wěn)態(tài)和病理過程的關(guān)鍵介質(zhì)，也是最具吸引力的治療靶點。但是細胞表面蛋白的相互作用主要依賴于互作數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫中互作信息仍然存在大量不足。

本文則利用高通量表面受體篩選方法，系統(tǒng)地繪制了跨重組文庫的直接蛋白質(zhì)相互作用圖，還開發(fā)了一個交互式多組織單細胞圖譜，可以推斷整個身體的免疫相互作用，揭示多細胞網(wǎng)絡(luò)中新相互作用和樞紐的潛在功能環(huán)境。這項工作創(chuàng)建的圖集網(wǎng)站如下鏈接https://www.sanger.ac.uk/tool/immune-interaction/immune-interaction，總結(jié)了不同組織免疫群體的整體細胞連接性到推斷細胞-細胞對能夠進行特定的受體相互作用，通過這個系統(tǒng)的多器官圖譜，可以確定免疫受體相互作用是通過共享結(jié)構(gòu)進行還是在組織之間是不同的。這項工作能夠給單細胞研究者提供更全面的、更特異的組織特有互作模式和共享模式。

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